NO164258B - Vindhjul. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et trommeltormet vindhjul som nærmere angitt i innledningen til patentkrav l.

Fra DE-OS 2 718 608 er det kjent en vindkraftmaskin som oppviset en sylinder, to endeskiver på de to sylinderendene og flere sylindersegmentformete plater. Disse segmentflåtene eller vingene er opplagret på svingaksler som er parallelle med dreieaksen til vindkraftmaskinen, nær kanten av endeskivene. Ved dette blir segmentflåtene hver for seg bevegelige omkring en dreieakse som er parallell med dreieaksen til vindkraftmaskinen, og som ligger usymmetrisk om flatemidtpunktet, og nemlig slik, at den bredere delen av segmentflåtene er fritt svingbare utover i en innstillbar begrenset vinkel inntil 90°. I utsvingbar tilstand rager den større delen av flatebredden utenfor konturen til vindkraftmaskinen, mens den smalere delen befinner seg innenfor. Når en horisontal vindstrøm treffet den vertikalt stående vindkraftmaskinen, så svinger de segmentflåtene som, sett i vindretningen, har bakenforliggende svingeakser, ut mot vinden, ut av sylindetkonturen til vindkraftmaskinen. Det dynamiske trykket som virker på disse flatene, dreier hele sylindersystemet, slik at den neste segmentflata løper inn i strømningen og svinger ut. På motsatt side på systemet i forhold til posisjonen der flatene blir svingt ut, treffer strømningen segmentflåtene slik, at svingeaksen ligger på framsida mot strømningen.

Denne kjente vindkraftmaskinen dreier seg i retning av bak-kantene til segmentflåtene. Det medfører at disse segmentflåtene virket som skovler og at hele vindkraftmaskinen dermed får samme virkning som et skovlhjul. Derav følger videre at den høyeste dteiehastigheten til denne kjente vindkraftmaskina vil tilsvare vindhastigheten. Dreiehastigheten og dermed også virkningsgraden blir sterkt avhengig av den til enhver tid foreliggende vindhastigheten.

Ved den kjente vertikalakserotoren fra DE-GM 82 28 078 med to skiver med utstrekning på tvers av rotoraksen, og akseparallelle rotorvinger anordnet mellom skivene, er rotorvingene opplagret fritt dreibart omkring en svingakse parallell med rotoraksen. Videre er det, for hver rotorvinge forsynt et anslag, slik at den aktuelle rotorvinge ved sitt anlegg mot det tilordnete anslag, blir fastholdt omtrent i radial utstrekning. Ved dette oppnås at bare de drivende rotorvingene i den aktuelle dreiefasen til vertikalakserotoren blir fastholdt mot trykket av den drivende strømningen, mens de rotorvingene som for øyeblikket ikke er drivende, og som bare blir påvirket av luftmotstanden, er frie til å svinge seg inn i en stilling som medfører minst mulig strømningsmotstad.

Også her gjelder det at denne! vertikalakserotoren i beste fall kan oppnå en dreiehastighet som tilsvarer den foreliggende vindhastigheten. 1 GB-PS 270 858 er ei vindkraftmaskin beskrevet, som har "blades or vanes", altså skovler, hhv. turbinskovler. Størrelsen på skovlene er valgt slik at de i stengt stilling danner en lukket sylinder og at skovlene fra denne posisjonen kan bevege seg ut i vinclen. Det innebærer også for denne kjente vindkraftmaskinen at dens høyeste rotasjonshastighet kan være den aktuelle vindhastigheten.

Oppfinnelsen har som hovedformål å forbedre et vindhjul av det slaget som er nevnt i innledningen, slik at det får

i

en særlig gunstig strømningsdynamikk, og slik at det har en særlig høy virkningsgrad og i stor.grad blir uavhengig av den foreliggende vindhastigheten.

Dette formålet oppnås i samsvar med oppfinnelsen, ved at det koaksialt til dreieaksen av vindhjulet er anbrakt et sylinderrør, at rotorvingene er dannet som bærevinger med en krum strømlinjeformet profil, og ved at bærevingene er svingbart opplagret med sine forkanter foran tyngdepunktet til hver bærevinge på svingeaksene i omcådet mellom kanten av endeskivene og sylinderrøret.

På denne måten har en lykkes i å framskaffe et trommelformet vindhjul av det forannevnte slag, som dreier seg i retning av forkantene til bæreflatene. Dette betyr samtidig, at bæreflatene kan bevege seg bare innenfor området mellom kanten av éndéskivene og sylinderrøret og ikke ut over den sylindriske konturen til vindhjulet. Av denne grunn kan dreiehastigheten til vindhjulet være større enn vindhastigheten. Dermed får vindhjulet en særlig gunstig strømningsdynamikk og én særlig høy virkninggtad. Ved videre utforming av oppfinnelsen kan den rette linjes avstand mellom forkanten til en bærevinge og bak-kanten til nabovingen være omtrent lik den tette linjes avstand mellom forkanten til bærevingen og sylinderrøret. Ved dette sikres at vinden som strømmer inn mot sida av vindhjulet, uten videre kan komme inn i vindhjulet og strømme gjennom dette. Ved dette vil det på innstrømningssida av vindhjulet virke em trykkraft, og samtidig på den motsatte utstrømningsida for vinden vil det virke en sugekraft på vindhjulet i vindhjulets dreieretning.

På hensiktsmessig måte, kan det på ytterflata til bærevingene være anordnet jevnt fordelte fordypninger. Fordypningen kan være anbrakt etter et regelmessig, men også etter et uregelmessig mønster på overflata til bærevingen. Dette fører til at vinden blir fanget opp og danner virvler på disse ujevne eller ru flatene av bærevingene som har fordypningene. Vinden vil følgelig ikke gli av fra flatene til bærevingene. Dermed er en sikret svært gode anløpsforhold for vingehjulet.

På hver svingaksel kan det væte fast anordnet ei profillist. Ved dette oppstår det mellom profillista og den innsvingte bærevingen et rom, hvor det ved påstrømmende vind oppstår et dynamisk trykk. Profillista er glatt for at vinden her skal møte minst mulig friksjon.

I samsvar med et ytterligere fordelaktig trekk for oppfinnelsen kan anordningen være utformet slik at bærevingen og profillista, i området til vingakselen er sammenføyd som et hengslet ledd. Ved dette oppnås at profillista blir stående fast på akselen, hvor bærevingen kan svinge til og fra.

Videre kan det anordnes anslag på kantene til de to endeflatene i området til bak-kantene av bærevingene. Ved dette sikres at bærevingene ikke svinger ut over den sylindriske konturen til vindhjulet.

På hensiktsmessig måte, et sylinderrøret dreibart opplagret på en dreieaksel anordnet med samme akse som sylinderrøret.

Ved dette kan anordningen være utformet slik, at det innenfor sylinderrøret er opplagret en generator av hesniktsmessig slag, slik at generatorens stator er anordnet i sylinderrøret og med rotoren på den faststående dteieakselen.

Det er også mulig å tilordne ei pumpe innenfor sylinderrøret.

Det ovenfor beskrevne vindhjul, kan anvendes i vertikal og horisontal stilling.

Oppfinnelsen blir i det etterfølgende forklart nærmere med hensvining til tegninger som viser to

utførelseseksempler. Tegningen viser i

fig.l et sideriss av et vindhjul utformet i samsvar med oppfinnelsen,

fig.2 et grunnriss av fig.l,

fig.3 et forstørret grunnriss i snitt gjennom vindhjulet i fig.l,

fig.4 en detalj i samsvar med en andre utførelsesform av oppfinnelsen og

fig.5 detaljen i fig.4 med frasvingt bærevinge.

Det trommeltormete vindhjulet i tegningen har et sylindercør 1 og ei øvre endeskive 2 såvel som ei nedre endeskive 3, som er festet til sy1 inder røretes 1 to ender. I nærheten av kantene 4 og 5 til endeskivene 2 og 3 er det anordet bærevinger 6, 7, 8, 9 som e<r svingbart opplagret på svingakslene 10, 11, 12, 13.

Vindhjulet ec anordnet dreibart på en fot 14.

Bærevingene 6, 7, 8, 9 er svingbart opplagret på svingakslene 10, 11, 12, 13 i området mellom ytterkanten 4, 5 og sylinderrøret 1. Som det best framgår av fig.3 inntar bærevingene 6, 9 de ytterst mulige stillingene, mens bærevingen 8 befinner seg i helt innsvinget stilling, og bærevingen 7 inntar en midlere stilling mellom kanten 4, 5 av endeskivene 2,3 og sylinderrøret 1. I fig.3 er bærevingen 7 og 8 vist stiplet i den lengst mulig utsvingte stillingen og med henvisningstallene 15 og 16.

Den rette linjes avstand 17 mellom forkanten 18 av bærevingen 8 og bak-kanten 19 til nabo-bærevingen er hovedsaklig lik den rette linjes avstand 20 mellom forkanten 21 til bærevingen 9 og sylinderrøret 1.

I et andre utførelseseksempel av oppfinnelsen vist i fig.4 og 5, er det på en svingaksel 22, som er sammenlignbar med svingakselen 13 ifølge fig.3, fast forankret ei profillist 23. Profillista 23 er ikke dreibar og beholder derved den stillingen som er viet i figurene 4 og 5 i enhver stilling av vindhjulet. I tillegg er det på svingakselen 22 anordnet en bærevinge 24, sammenlignbar med bærevingen 9 i fig.3, som er svingbart anordnet på svingakselen 22 i området mellom ytterkanten til endeskivene 2, 3 og sylinderrøret 1.

Bærevingen 24 og profillista 23 er i området til svingeleddet 22 sammenføyd som et henglset ledd.

Ved innsvinging av bærevingen 24 slik som vist i fig. 5, oppstår et trekantformet rom 25 mellom profillista 23 og bærevingen 24.

For at ytterflata av profillista 23 kan gå over i ytterflata av bærevingen 24 uten å danne en kant, er det i bærevingen 24 laget en utsparing 26 som strekker seg langs hele lengden av bærevingen, hvor profillista 23 blir lagt ned når profillista 23 og bærevingen 24 inntar stillingen slik som vist i fig. 4.

På endeskivene 2, 3 er det anordnet anslag som ikke er vist i tegningen, som forhindrer at bærevingen 6, 7, 8, 9 svinget så langt ut at de kommet utenfor konturen av vindhjulet.

I tillegg kan det, innenfor sylinderrøret l, være opplagret en generator av hensiktsmessig slag. (ikke vist) slik at statoren til generatoren er anordnet på sylinderrøret 1 og rotoren er anordnet på den faststående dreieaksen.

Når vinden kommer inn i vindhjulet i retning av pilen a, strømmer den gjennom vindhjulet i retning av pilen b og forlater det i retning av pilen c. Dermed blir bærvingen 8 svingt mot sylinderrøret 1 og samtidig utøves det en kraft på bærevingen 8 i dreieretningen d. I denne driftsstillingen inntar bærevingen 7 en mellomstiling slik som vist i fig.3.

Den utstrømmende vinden mellom bærevingen 6 og 9 i retning av pilen c forårsaker utenfor vindhjulet i området til forkanten 13 en virvel, som utøver en kraft i retning av pilen e og derved også i dreieretningen d på bærevingen 9.

Når det, ved utførelsesformen vist i fig.4 og fig.5, blåser vind i retning av pilen f, så oppstår det i tillegg til de foran beskrevne kreftene i dreieretningen til vindhjulet en ytterligere kraft i retning av pilen g, som kommer av at vinden slår seg ned i det.trekantformete rommet 25 mellom profillista 23 og bærevingen 24 og utøver et trykk i retning av pilen g.

i

Claims (10)

1. Trommelt ormet vindhjul med en dreieak.se loddrett til vindretningen og med en sirkelformet endeskive på hver av de to enden av vindhjulet, hvor det er anordnet rotorvinger med en strømlinjeformet profil, som er begrenset svingbart opplagret om svingaksler anordnet parallelt med dreieaksen til vindhjulet, hvorved det finnes minst fire bærevinger (6, 7, 8, 9) fordelt med lik omfangsavstand rundt omfanget av vindhjulet, karakterisert ved at det koaksialt til dreieaksen av vindhjulet er anbrakt et sylinderrør (1), at rotorvingene er dannet som bærevinger (6, 7, 8, 9) med en krum strømlinjeformet profil, og ved at bærevingene (6, 7, 8, 9) er svingbart opplagret med sine forkanter (18, 21) foran tyngdepunktet til hver bærevinge (6, 7, 8, 9) på svingeaksene i området mellom kanten (4, 5) av endeskivene (2, 3) og sylinderrøret (1).

2. Vindhjul i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den rette linjes avstand (17) mellom forkanten (18) til en bærevinge (8) og bak-kanten (19) til en nabo-bærevinge (9) er hovedsaklig lik den rette linjes avstand (20) mellom forkanten (21) til bærevingen (9) og sylinderrøret (1).

3. Vindhjul i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det på ytterflatene av bærevingen (6, 7, 8, 9) er anordnet jevnt fordelte fordypninger.

4. Vindhjul i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det på hver av svingakslene (22) er fast forankret ei profillist (23).

5. Vindhjul i samsvar med krav 4, karakterisert ved at overflatene til profillistene (23) er glatte.

6. Vindhjul i samsvar med et av deforegående krav, karakterisert ved at bærevingen (24) og profillista (23) i omcådet til svingakselen (22) griper inn i hverandre slik som et hengslét ledd.

7. Vindhjul i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at ved kantene (4, 5) til de to endeflatene (2, 3) i området til bak-kantene (19) av bærevingen (6, 7, 8, 9) er anordnet anslag.

8. Vindhjul i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at sylinderrøret (1) er dreibart opplagret på en dreieaksel anordnet med akse felles med sylinderrøret (1).

9. Vindhjul i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det innenfor sylinderrøret (1) er opplagret en generator, slik at statoren til generatoren er anordnet på sylinderrøret (1), og slik at rotoren er anordnet på den fastststående dreieaksen.

10. Vindhjul i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det innefor sylinderrøret (1) er anordnet en pumpe.